<p>Mine waste from Ljusnarsbergsfältet in Kopparberg, Sweden, is considered to constitute a great risk for human health and the surrounding environment. Some of the waste rock consists of sulphide minerals. When sulphide minerals come into contact with dissolved oxygen and precipitation, oxidation may occur resulting in acid mine drainage (AMD) and the release of heavy metals. The purpose of this study has been to characterise the waste material and try to chemically stabilize the waste rock with a mixture of sewage sludge and calcium carbonate. The drawback of using organic matter is the risk that dissolved organic matter can act as a complexing agent for heavy metals and in this way increase their mobility. An additional study to examine this risk has therefore also been performed.</p><p>The project started with a pilot study in order to identify the material fraction that was suitable for the experiment. When suitable material had been chosen, a column test was carried out for the purpose of studying the slurry’s influence on the mobility of metals along with the production of acidity. To clarify the organic material’s potential for complexation a pH-stat batch test was used. Drainage water samples, from the columns, were regularly taken during the experiment. These samples were analysed for pH, electrical conductivity, alkalinity, redox potential, dissolved organic carbon (DOC), sulphate and leaching metals. The effluent from the pH-stat-test were only analysed on a few occasions and only for metal content and change in DOC concentration.</p><p>The results from the laboratory experiments showed that the waste rock from Ljusnarsberg easily leached large amounts of metals. The stabilization of the waste rock succeeded in maintaining a near neutral pH in the rock waste leachate, compared to a pH 3 leachate from untreated rock waste The average concentration of copper and zinc in the leachate from untreated waste rock exceeded 100 and 1000 mg/l respectively, while these metals were detected at concentrations around 0.1 and 1 mg/l, respectively, in the leachate from the treated wastes. Examined metals had concentrations between 40 to 4000 times lower in the leachate from treated waste rock, which implies that the stabilisation with reactive amendments succeeded. The long term effects are, however, not determined. The added sludge contributed to immobilise metals at neutral pH despite a small increase in DOC concentration. The problem with adding sludge is that if pH decreases with time there is a risk of increased metal leaching.</p> / <p>Gruvavfallet från Ljusnarsbergsfältet i Kopparberg anses utgöra en stor risk för människors hälsa och den omgivande miljön. En del av varpmaterialet, ofyndigt berg som blir över vid malmbrytning, utgörs av sulfidhaltigt mineral. Då varpen exponeras för luft och nederbörd sker en oxidation av sulfiderna, vilket kan ge upphov till surt lakvatten och läckage av tungmetaller. Syftet med arbetet har varit att karaktärisera varpen och försöka stabilisera den med en blandning bestående av mesakalk och avloppsslam, samt att undersöka risken med det lösta organiska materialets förmåga att komplexbinda metaller och på så vis öka deras rörlighet.</p><p>Efter insamling av varpmaterial utfördes först en förstudie för att avgöra vilken fraktion av varpen som var lämplig för försöket. När lämpligt material valts ut utfördes kolonntest för att studera slam/kalk-blandningens inverkan på lakning av metaller, samt pH-statiskt skaktest för att bedöma komplexbildningspotentialen hos det organiska materialet vid olika pH värden. Från kolonnerna togs lakvattenprover kontinuerligt ut under försökets gång för analys med avseende på pH, konduktivitet, alkalinitet, redoxpotential, löst organiskt kol (DOC), sulfat och utlakade metaller. Lakvattnet från pH-stat-testet provtogs vid ett fåtal tillfällen och analyserades endast med avseende på metallhalter och förändring i DOC-halt.</p><p>Resultatet från den laborativa studien visade att varpmaterialet från Ljusnarsberg lätt lakades på stora mängder metaller. Den reaktiva tillsatsen lyckades uppbringa ett neutralt pH i lakvattnet från avfallet, vilket kan jämföras med lakvattnet från den obehandlade kolonnen som låg på ett pH kring 3. Medelhalten av koppar och zink översteg under försöksperioden 100 respektive 1000 mg/l i lakvattnet från det obehandlade avfallet, medan halterna i det behandlade materialets lakvatten låg kring 0,1 respektive 1 mg/l. Av de studerade metallerna låg halterna 40-4000 gånger lägre i lakvattnet från den behandlade kolonnen, vilket innebär att slam/kalk-blandningen har haft verkan. Stabiliseringens långtidseffekt är dock okänd. Det tillsatta slammet resulterade inte i någon större ökning av DOC-halten i det pH-intervall som åstadkoms med mesakalken. Utifrån pH-stat-försöket kunde det konstateras att det tillsatta slammet bidrog till metallernas immobilisering vid neutralt pH, trots en liten ökning av DOC-halten. Om en sänkning av pH skulle ske med tidens gång föreligger dock risk för ökat metalläckage.</p>

Mine waste from Ljusnarsbergsfältet in Kopparberg, Sweden, is considered to constitute a great risk for human health and the surrounding environment. Some of the waste rock consists of sulphide minerals. When sulphide minerals come into contact with dissolved oxygen and precipitation, oxidation may occur resulting in acid mine drainage (AMD) and the release of heavy metals. The purpose of this study has been to characterise the waste material and try to chemically stabilize the waste rock with a mixture of sewage sludge and calcium carbonate. The drawback of using organic matter is the risk that dissolved organic matter can act as a complexing agent for heavy metals and in this way increase their mobility. An additional study to examine this risk has therefore also been performed. The project started with a pilot study in order to identify the material fraction that was suitable for the experiment. When suitable material had been chosen, a column test was carried out for the purpose of studying the slurry’s influence on the mobility of metals along with the production of acidity. To clarify the organic material’s potential for complexation a pH-stat batch test was used. Drainage water samples, from the columns, were regularly taken during the experiment. These samples were analysed for pH, electrical conductivity, alkalinity, redox potential, dissolved organic carbon (DOC), sulphate and leaching metals. The effluent from the pH-stat-test were only analysed on a few occasions and only for metal content and change in DOC concentration. The results from the laboratory experiments showed that the waste rock from Ljusnarsberg easily leached large amounts of metals. The stabilization of the waste rock succeeded in maintaining a near neutral pH in the rock waste leachate, compared to a pH 3 leachate from untreated rock waste The average concentration of copper and zinc in the leachate from untreated waste rock exceeded 100 and 1000 mg/l respectively, while these metals were detected at concentrations around 0.1 and 1 mg/l, respectively, in the leachate from the treated wastes. Examined metals had concentrations between 40 to 4000 times lower in the leachate from treated waste rock, which implies that the stabilisation with reactive amendments succeeded. The long term effects are, however, not determined. The added sludge contributed to immobilise metals at neutral pH despite a small increase in DOC concentration. The problem with adding sludge is that if pH decreases with time there is a risk of increased metal leaching. / Gruvavfallet från Ljusnarsbergsfältet i Kopparberg anses utgöra en stor risk för människors hälsa och den omgivande miljön. En del av varpmaterialet, ofyndigt berg som blir över vid malmbrytning, utgörs av sulfidhaltigt mineral. Då varpen exponeras för luft och nederbörd sker en oxidation av sulfiderna, vilket kan ge upphov till surt lakvatten och läckage av tungmetaller. Syftet med arbetet har varit att karaktärisera varpen och försöka stabilisera den med en blandning bestående av mesakalk och avloppsslam, samt att undersöka risken med det lösta organiska materialets förmåga att komplexbinda metaller och på så vis öka deras rörlighet. Efter insamling av varpmaterial utfördes först en förstudie för att avgöra vilken fraktion av varpen som var lämplig för försöket. När lämpligt material valts ut utfördes kolonntest för att studera slam/kalk-blandningens inverkan på lakning av metaller, samt pH-statiskt skaktest för att bedöma komplexbildningspotentialen hos det organiska materialet vid olika pH värden. Från kolonnerna togs lakvattenprover kontinuerligt ut under försökets gång för analys med avseende på pH, konduktivitet, alkalinitet, redoxpotential, löst organiskt kol (DOC), sulfat och utlakade metaller. Lakvattnet från pH-stat-testet provtogs vid ett fåtal tillfällen och analyserades endast med avseende på metallhalter och förändring i DOC-halt. Resultatet från den laborativa studien visade att varpmaterialet från Ljusnarsberg lätt lakades på stora mängder metaller. Den reaktiva tillsatsen lyckades uppbringa ett neutralt pH i lakvattnet från avfallet, vilket kan jämföras med lakvattnet från den obehandlade kolonnen som låg på ett pH kring 3. Medelhalten av koppar och zink översteg under försöksperioden 100 respektive 1000 mg/l i lakvattnet från det obehandlade avfallet, medan halterna i det behandlade materialets lakvatten låg kring 0,1 respektive 1 mg/l. Av de studerade metallerna låg halterna 40-4000 gånger lägre i lakvattnet från den behandlade kolonnen, vilket innebär att slam/kalk-blandningen har haft verkan. Stabiliseringens långtidseffekt är dock okänd. Det tillsatta slammet resulterade inte i någon större ökning av DOC-halten i det pH-intervall som åstadkoms med mesakalken. Utifrån pH-stat-försöket kunde det konstateras att det tillsatta slammet bidrog till metallernas immobilisering vid neutralt pH, trots en liten ökning av DOC-halten. Om en sänkning av pH skulle ske med tidens gång föreligger dock risk för ökat metalläckage.

Abstract Polymetallic (Pb-Zn-Cu-Ag-Au-Sb-As-Bi-Cd-Te-Se-Ge…) quartz veins occur in an area from Eidsvoll in southeastern Norway to west of LakeVänern in southwestern Sweden. They most likely formed during the waning stage of the c. 1 Ga Sveconorwegian orogeny. In Värmskog parish, Värmland county, several mineralized quartz veins of different types are known. Of these, three of the larger vein deposits, Vegerbol, Karlsbol and Södra Gärdsjön, have been investigated. Despite a history of mining activities (mostly for silver) and exploration from the mid-1800s up until the present day, details about their ore mineralogy have remained essentially unknown. In order to classify and characterize them better, the present study was undertaken. The main ore minerals in the veins are galena, sphalerite, chalcopyrite, tetrahedrite sensu lato and pyrite. Additionally, this investigation showed the occurrence of an array of silver-bearing phases such as argentian tetrahedrite to freibergite, native silver, polybasite, pyrargyrite, jalpaite, aguilarite, cervelleite, hessite and matildite. These are the main and accessory silver carriers in the studied deposits. Gold (argentiferous) was also found, as well as the nickel-cobalt sulphide siegenite.    The silver contents of the tetrahedrites may vary within one deposit, ranging from tetrahedrite sensu stricto to freibergite. A weak positive correlation occurs between silver and iron in the tetrahedrites. Cadmium was found both in the tetrahedrites and in the sphalerites. Many sphalerites, however, are very pure ZnS. The complex accessory ore mineralogy, including native gold as well as tellurium and selenium-bearing phases (Vegerbol), makes these vein deposits comparable to mineralized veins to the west and southwest of the Värmskog area.    Combining mineralogical and textural observations with previous studies, the vein mineralizations most likely formed during a change in tectonic regime, in recurrently active brittle structures, at temperatures ranging from c. 350 down to below 100°C. The occurrence of pyrite and hematite and the lack of pyrrhotite and magnetite points to an oxidizing ore-forming environment with relatively high sulphur activity.    Finally, in order to assess the possibility of connecting two of the mined vein systems, VLF (Very Low Frequency) electromagnetic measurements were performed across the strike of a possible continuation between the Vegerbol and Karlsbol deposits. The VLF survey showed a significant anomaly where such a continuation was to be expected, thus indicating an overall strike length of at least 1 km for that vein system. / Sammanfattning Polymetalliska (Pb-Zn-Cu-Ag-Au-Sb-As-Bi-Cd-Te-Se-Ge…) kvartsgångar förekom­mer inom ett område från Eidsvoll, Norge i norr, till sydväst om Vänern i Sverige. De tros ha bildats under den svekonorvegiska orogenesens (ca 1 Ga) slutskede. I Värmskogs socken, Värmland, förekommer mineraliserade kvartsgångar av flera olika typer. Bland dessa har tre undersökts med avseende på malmmineralogi. Dessa kallas för Vegerbol, Karlsbol och Södra Gärdsjön, och de har brutits i huvudsak på silver. Trots att brytning och prospekteringsarbeten pågått från 1800-talet fram till i dag har det saknats detaljerade mineralogiska beskrivningar över fyndigheterna. Denna studie har genomförts för att bättre kunna karakterisera och klassificera dessa mineralis­eringar. Huvudmalmmineral vid dessa förekomster är blyglans, zinkblände, koppar­kis, pyrit och för Södra Gärdsjön även tetraedrit. Denna undersökning har påvisat förekomsten av silverförande faser som silverhaltig tetraedrit till freibergit, gediget silver, polybasit, jalpait, aguilarit, cervelleit, hessit och matildit, vilka utgör både huvudsakliga och accessoriska silverbärare i de undersökta förekomsterna. Guld (silverhaltigt) har också hittats, samt ett Ni-Co-förande mineral, siegenit.    Silverinnehållet i tetraedriterna varierar inom en och samma förekomst, några analyser har givit freibergitsammansättningar. En svag positiv korrelation finns mellan silver och järnhalt i tetraedrit. Kadmium förekommer både i tetraedrit och i zinkblände. Många zinkbländen består dock av rent ZnS. Förekomsten av relativt komplexa accessoriska mineral inklusive guld och Se-Te-faser (Vegerbol) visar att dessa gångar är jämförbara med liknande förekomster väster och sydväst om Värmskogs­området.    Genom att sammanföra data från denna undersökning med sådana från tidigare studier gjorda på gångarna kan man anta att de bildats vid vid en förändring av den tektoniska miljön, i upprepat aktiva spröda strukturer och vid temperaturer mellan ungefär 350 till under 100 °C. Förekomsten av pyrit och hematit samt avsaknad av magnetkis och magnetit tyder på att malmbildningen skett under oxiderade förhållan­den och relativt hög svavelaktivitet.      Elektromagnetiska mätningar i VLF-bandet (Very Low Frequency) utfördes tvärs över den förmodade strykningsriktningen för en möjlig fortsättning av gången mellan Karlsbol och Vegerbol. Mätningarna gav en tydlig anomali där en sådan fortsättning kan förväntas vilket skulle kunna betyda att det finns en sammanhängande mineralisering med ca 1 kilometers längd.